Conducteur électrique. La présente invention concerne un con ducteur électrique isolé.
On a déjà proposé, pour ,l'isolement @de conducteurs électriques, l'emploi de produits de condensation d'alcools. po@lyhyd'roxyliques et d'acides di-carboxyliques, mais le poids moléculaire était toujours inférieur à 3000.
Le conducteur électrique selon la présente invention, isolé par un revêtement compTe- nan,t au moins un polymère de condensation linéaire, est caractérisé en ce que ledit poly mère a un poids moléculaire d'au moins 8000 selon la détermination par les mesures .de vis cosité.
Ce polymère,de condensation linéaire peut résulter de la condensation d'un ou plu sieurs acides hydroca.rboxyliques ou @de la condensation d'un ou plusieurs alcools pcly- hydroxyliques avec un au plusieurs acides diearboxyliques;
il peut être une polyamide de condensation linéaire dérivée de la, ré action d'une ou plusieurs .diamines avec un ou plusieurs acides dicarboxyliques (y com pris -des dérivés réactifs de ceux-ci), ou de l'auto-condensation d'un ou plusieurs amino- acides.
On peut employer des polyesters ayant l'une ou l'autre des formules de structures générales suivantes:
EMI0001.0039
où R et Rl sont des radicaux organiques di- valents ayant une longueur de chaîne telle que la somme des longueurs de .chaînes de R et R, est supérieure à six atomes (sous lon gueur de chaîne il faut entendre le nombre d'atomes formant la chaîne de ces radicaux considérés en dehors desdites formules),
R2 est un radical organique ,divalent ayant une longueur de châine supérieure à 4 atomes, h et Y sont .des groupes terminaux mono- valents, et n un nombre entier de valeur moyenne correspondant à, un degré de poly mérisation suffisamment grand pour obtenir un poids moléculaire de l'ordre -de grandeur mentionné ci-dessus.
R, R, et R, peuvent être choisis dans des radicaux aliphatiques, aromatiques, a.licycli- ques, araliphatiques ou hétérocycliques.
L e premier type de polyester est préparé par la réaction :d'un glycol avec. un acide di- carboxylique, la, réaction étant continuée jus qu'à ce qu'on obtienne le degré désiré de poly mérisation.
Les polyesters -du second type peuvent être préparés par la réaction de molécules d'un hydroxy-acide l'une avec l'autre.
Les copolyesters, formés par la. réaction de deux ou plusieurs glycols différents avec un acide dicarboxylique, deux ou plusieurs acides dicarboxyliques avec un glycol, ou deux ou plusieurs membres différents des deux types -de réactifs, ou par la réaction. de deux ou plusieurs hydroxy-acides, convien nent également pour la, présente invention. Des mélanges physiques de polyesters, qui peu vent être formés en fondant -des polyesters ensemble sans réaction, peuvent aussi être employés.
Les polyamides ont les deux types géné raux suivants de formule de structure:
EMI0002.0021
où M est un radical organique quelconque convenable aliphatique, araliphatique, ali- cyc-lique ou hétérocyclique contenant deux groupes amino, dont les atomes d'azote ser vent à relier le radical aux .atomes de car bone adjacents dans la chaîne polyamide.
R, est un radical organique bivalent ayant de préférence unie longueur de chaîne telle que la. somme des longueurs de chaînes de R,. et 14T est supérieure à 4.
R, est lui radical organique bivalent ayant de préférence une longueur de chaîne supérieure à 4 atomes, Y et Y sont des groupes terminaux monovalents convenables et il est un nombre entier ayant une valeur moyenne correspondant à un degré de poly mérisation suffisamment,
grand pour obtenir un ma.térie.l préseilt.ant un poids moléculaire supérieur à 8000.
Le pr;amier type de polyamide peut être préparé en faisant réagir toute diamine con venable avec lui acide biearboxylique, ou un réactif dérivé d'un acide dicarboxylique. Le deuxième type peut être préparé par l'auto- réaction d'un ainino acide.
Des copolyamides, formés par l'emploi dans chaque cas de plus d'un membre de chaque type de réactif, con viennent également. Des mélanges physiques de diverses polyamides, formés en les fondant ensemble sans réaction,
peuvent également être employés. On peut également utiliser des polyamides-polyesters formés en faisant ré agir une diamine et lui glycol avec Lui acide bicarboxylique (par exemple en faisant ré agir un glycol avec un sel d'une diamiue et d'un acide bicarboxylique)
oti en faisant ré agir un bvdroxvacide avec Lui aminoacide ou en faisant; réagir une h;vdroxy-amine ave, un acide bicarboxylique. Dans certains cas. il est désirable d'employer des mélanges phy siques des divers copolymères ou mélanges physique; de simples polymères avec des copolymères.
Les propriétés de ces polymères de con- dç,nsation linéaire synthétique à poids mole eulaire élevé. lorsqil'ils sont préparés en par tant de réactifs convenablement purifiés, sont telles qu'ils conviennent de façon idéale à, la présente invention.
Ce ire sont pas strictement des substances amorphes, comme le sont les résine;, ce lie ,sont pas non plus des solides complètement cristallins, mais ils possèdent plutôt à -Lui certain degré des propriétés de ces deux genres de substances. La demande re:
sse p nse que les molécules à longue chaîne produites par la condensation linéaire sont de telle nature que les portions des molécules adjacentes tendent à cristalliser ensemble à la. solidification, laissant les autres portions des mêmes molécules dans un état amorphe.
Les propriétés résultant ,de cette structure intermoléculaire unique sont très désirables pour les objets de la présente invention. La cristallisation .donne un point de fusion net à ce substances, .alors :que leur nature par tiellement amorphe leur d'onnie un haut -degré de flexibilité.
Les polymères mentionnés ci- dessus sont fusibles sans décomposition et, peuvent être choisis de façon à être suffisam- ment fluides dans=,
leur état liquide pour per mettre l'imprégnation ou le recouvrement de substances fibreuses dans cet état sans l'em ploi de solvant et peuvent être choisis pour avoir un point de fusion suffisamment bas pour rendre possible l'imprégnation ou le re couvrement de substances se décomposant à la chaleur. Cette propriété de haute fluidité à l'état fondu est difficile à trouver :dans -des substances qui conviennent par ailleurs comme substances de recouvrement isolant pour :des conducteurs.
Lorsque le poids moléculaire moyen de. ces polymères est suffisamment élevé, ils pos- séclent la propriété de pouvoir être étirés à froid. Ainsi on peut former -des fibres fines avec ces substances :en les ,soumettant à une tension; les fibres sont allongées de façon per manente et il ose produit un changement dans les propriétés physiques @de, la substance.
Les fibres -deviennent habituellement plus transparentes et augmentent de résistance à la traction et d'élasticité. Des essais aux rayons X montrent que les cristaux de ces substances sont orientés de façon; permanente dans la :direction de l'axe de la. fibre après qu'un tel effort -de traction a été appliqué.
Cette propriété est de grande valeur lors que les polymères sont utilisés comme recou vrement protecteur ou isolant pour :du fil. Une orientation cristalline quelque peu simi laire doit semble-t-il se produire lorsque le recouvrement protecteur est soumis à une abrasion ou à tout autre type -d'effort qui ten drait ordinairement à détruire le recouvre ment. Ainsi, le recouvrement déjà dur et élastique a sa. dureté et son élasticité accrues par les forces mêmes qui tendraient ordinai rement à le détruire.
Tout frottement @ou ci saillement tendent â orienter les cristaux dans une direction telle que les polymères offrent la -plus ,grande résistance possible à la des truction par un prolongement de l'application de la force.
Ainsi les recouvrements selon la présente invention conviennent très bien pour les fils tendus à l'extérieur et particulièrement lors que les fils: sont soumis à l'action da frotte ment de 'branches d'arbres. Cette action de frottement tend à orienter les cristaux des polymères de façon à résister à leur destruc- tion par cette cause. Par suite, il y a en fait un effet d'auto-protection.
Les recouvrements selon la présente in vention conviennent également pour des fils utilisés à l'intérieur comme par exemple au tour des tables téléphoniques, et ces recouvre ments remplacent la cire communément uti lisée comme matière imprégnante contre l'humidité et (ou) un recouvrement isolant sur les textiles ou papiers utilisés comme iso lant,sur de tels fils.
Les matières de recouvrement employées suivant la présente invention peuvent être appliquées à l'état fondu au conducteur con trairement aux substances comme Facétate de cellulose, le polystyrène et .autres substan ces à poids moléculaire élevé.
La @dema.nde- resse pense que ceci est dû au fait que ces dernières substances mentionnées -ont une structure moléculaire en réseau qui se main tient même au-dessus,des points-de,
ramollis sement de ces substances alors que les poly mères à condensation linéaires utilisés sui vant la présente invention possèdent uns structure moléculaire essentiellement linéaire plutôt qu'en forme de réseau.
Les propriétés électriques intéressantes des polymères, lorsqu'ils sont utilisés comme substances isolantes recouvrant une couche d'isolement fibreux, sont représentées -dans les tables suivantes. Les mesures données dans ces tables ont été faites à :diverses va leurs de l'humidité de l'air ambiant après que les substances isolantes étaient arrivées pratiquement à un état d'équilibre en ce qui concerne le pourcentage d'humidité.
En coii- s s équence, l'effet de la suppression -de l'humi- dité du recouvrement qui augmenterait ordi nairement fortement les propriétés électriques des isolements pour des fortes humidités en maintenant la substance fibreuse dans un état plus sec, ne sont pas données.
Les valeurs des tables représentent donc les valeurs addition- nées des propriétés électriques .dés recouvre ments fibreux et du recouvrement poly mé- rique, chacun se trouvant en équilibre sub- stantiel, en ce qui concerne le contenu d'hu midité, avec l'atmosphère ambiante.
Dans chaque cas on a. utilisé -des fils conducteurs de 0,65 inm de diamètre recouverts du recou- vrement fibreux indiqué et (lu polymère indi qué.
EMI0004.0032
<I>Table <SEP> I:</I>
<tb> Conductance <SEP> cil <SEP> micro <SEP> mhos <SEP> à <SEP> la <SEP> terre <SEP> par <SEP> iongixeur <SEP> de <SEP> 30 <SEP> cin <SEP> à <SEP> 38" <SEP> C <SEP> en
<tb> alternatif. <SEP> Le <SEP> polymère <SEP> employé <SEP> est <SEP> le <SEP> produit <SEP> de <SEP> réaction <SEP> du <SEP> glycol <SEP> éthylé nique <SEP> et <SEP> de <SEP> l'acide <SEP> sébacique.
<tb> <I>Echaratitlora <SEP> IIiiiiiidité <SEP> relative</I>
<tb> <U>65</U> <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 85 <SEP> <U>90</U>
<tb> Pulpe <SEP> (non <SEP> recouverte) <SEP> 0,50 <SEP> 4,4 <SEP> 30,2 <SEP> 1.05,0
<tb> Pulpe <SEP> recouverte <SEP> de <SEP> polymère <SEP> 0,27 <SEP> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> 0,5
<tb> Double <SEP> coton <SEP> (non <SEP> recouvert) <SEP> 0,73 <SEP> ?,? <SEP> 15,9 <SEP> 42,5
<tb> Double <SEP> coton <SEP> (recouvert <SEP> de <SEP> polymère)
<SEP> 0,53 <SEP> l,0 <SEP> 1,1 <SEP> 0,9
<tb> <I>Table <SEP> II:</I>
<tb> Résistance <SEP> d'isolement <SEP> en <SEP> courant <SEP> continu <SEP> en <SEP> mégohms <SEP> par <SEP> longueur <SEP> de <SEP> 3 <SEP> in
<tb> à <SEP> 38 <SEP> C. <SEP> Même <SEP> polymère <SEP> due <SEP> pour <SEP> la <SEP> table <SEP> I.
<tb> <I>Echantillon. <SEP> Hia.iiaidité <SEP> relative</I>
<tb> <U>65 <SEP> 75</U> <SEP> 85 <SEP> 90
<tb> Pulpe <SEP> (non <SEP> recouverte) <SEP> 2,5 <SEP> 0,4 <SEP> 0,04 <SEP> T <SEP> 0,04
<tb> Pulpe <SEP> recouverte <SEP> de <SEP> polymère <SEP> <B>778,0</B> <SEP> -186,0 <SEP> 292.l1 <SEP> 186,0
<tb> Double <SEP> coton <SEP> (non <SEP> recouvert) <SEP> 6,1. <SEP> 1,? <SEP> 0,1 <SEP> 0,06
<tb> Double <SEP> coton <SEP> (recouvert <SEP> die <SEP> polymère) <SEP> 390,0 <SEP> 143,0 <SEP> 46,0 <SEP> 11,7
<tb> <I>Table <SEP> 11I:
</I>
<tb> Capacitance <SEP> à <SEP> la <SEP> terre <SEP> en <SEP> courant <SEP> alternatif <SEP> en <SEP> mieroinierofarads <SEP> par <SEP> longueur
<tb> de <SEP> 3 <SEP> m <SEP> à <SEP> 38 <SEP> C. <SEP> Même <SEP> polymère <SEP> que <SEP> pour <SEP> la <SEP> table <SEP> I.
<tb> <I>Echantillon <SEP> H2cnzidité <SEP> relative</I>
<tb> 65 <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 85 <SEP> 90
<tb> Pulpe <SEP> (non <SEP> recouverte) <SEP> 560 <SEP> <B>783 <SEP> 1.1516 <SEP> 2785</B>
<tb> Pulpe <SEP> recouverte <SEP> de <SEP> polymère <SEP> <B>308</B> <SEP> 372 <SEP> 514 <SEP> 552
<tb> Double <SEP> coton <SEP> (non <SEP> recouvert) <SEP> 424 <SEP> :31i7 <SEP> 1298 <SEP> 2197
<tb> Double <SEP> coton <SEP> (recouvert <SEP> de <SEP> polymère) <SEP> 397 <SEP> 530 <SEP> 803 <SEP> 906 <I>Table IV:
</I> Tension -de rupture en alternatif à 38 C, humidité relative 90 % à 60 périodes. Même polymère employé que pour la table I.
EMI0005.0008
<I>Échantillon <SEP> Voltage</I>
<tb> Pulpe <SEP> (non <SEP> recouverte) <SEP> 500-530
<tb> Pulpe <SEP> recouverte <SEP> de <SEP> polymère <SEP> 1320-2300
<tb> Double <SEP> coton <SEP> (non <SEP> recouvert) <SEP> 650-750
<tb> Double <SEP> coton <SEP> (recouvert <SEP> de
<tb> polymètre) <SEP> 1410--1470 <I>Table V:</I> Résistance d'isolement à 38 C.
Humidité relative 85 % . - Le polymère employé est le produit de réaction de
EMI0005.0011
0,9 <SEP> mol <SEP> glycol <SEP> éthylénique,
<tb> 0,1 <SEP> mol <SEP> décaméthylène-:diamine <SEP> et
<tb> 1. <SEP> mol <SEP> acide <SEP> sébacique.
<tb> Mégohms
<tb> par
<tb> longueur
<tb> de <SEP> 50 <SEP> cm
<tb> Pulpe <SEP> de <SEP> chiffon <SEP> (non <SEP> recouverte) <SEP> 0,67
<tb> Pulpe <SEP> de <SEP> chiffon <SEP> couverte <SEP> de
<tb> polylmère <SEP> - <SEP> 115,0
<tb> Pulpe,de <SEP> fibre <SEP> de <SEP> coton <SEP> non
<tb> recouverte <SEP> 0,38
<tb> Pulpe <SEP> de <SEP> fibre <SEP> -de <SEP> coton <SEP> recouverte
<tb> de <SEP> polymère <SEP> 57,0 <I>Table VI:</I> Résistance d'isolement à 38 C.
Humidité relative 85 %. - Le polymère employé est le produit de réaction de décaméthylène-diamine et .d'acide sébacique.
EMI0005.0015
Mégohms
<tb> par
<tb> longueur
<tb> de <SEP> 50 <SEP> cm
<tb> Pulpe <SEP> :de <SEP> chiffon <SEP> (non <SEP> .recouverte) <SEP> 0,67
<tb> Pulpe <SEP> :
d!e <SEP> chiffon <SEP> couverte <SEP> de
<tb> polymère <SEP> 41,00
<tb> Pulpe <SEP> 4e <SEP> fibre <SEP> de <SEP> coton <SEP> non
<tb> recouverte <SEP> 0,38
<tb> Pulpe <SEP> de <SEP> fibre <SEP> de <SEP> coton <SEP> recouverte
<tb> de <SEP> polymère <SEP> 35,0 On obtient les mêmes avantages en ce qui concerne legs propriétés physiques et les, faci- lit6s -d'application lorsque ces polymères re couvrent des conducteurs précédemment isolés avec .dies couches, d'émail ou @de caoutchouc ou de substance analogue.
Un recouvrement pro tecteur très :efficace de l'émail ou -du caout chouc est ainsi obtenu.
Similairement les propriétés de ces poly mères conviennent très bien pour l'isolement de fils nus. Les. :avantages de tels fils sur des , fils émaillés ou laqués sont nombreux. Il était nécessaire :d'appliquer l'émail. au moyen.d:'un solvant volatil, ce qui entraînait .les inconvé nients cités plus haut, alors que les poly mères peuvent être ,appliqués à l'état fondu.
La résistance à l'abrasion du .recouvrement polymérique est considérablement plus .grande que celle de fils émaillés en raison des pro priétés qui ont été exposées précédemment.
La résistance énormément plus .grande à l'abrasion est illustrée par les essais suivants: 2 fils, 0,643 mm de diamètre, dont l'un était émaillé de la manière usuelle avec un émail du type vernis à l'huile et l'autre recouvert :
du polymère s ébaçamid@e-décaméthylène fondu, chaud, avec la même épaisseur, ont été ou- mis à une abrasion rotative. Les .deux fils étaient suspendus :sur un mandrin :d'acier @cle 5 cm de diamètre sous une tension,de 500 ;g. Le mandrin tournait à la vitesse de un tour par seconde.
Au bout id.'es :quatre minutes, le fil émaillé était percé jusqu'au .conducteur alors que l'examen du fil recouvert dudit polymère ne montrait aucun aplatssisement .du recouvrement par l'usure.
En, outre, des fils -de ce type ne présentent pas un des plus grands -défauts -des fils émail lés, l'inaptitude à se soudier à travers ,l'émail. Il a, toujours été nécessaire ,d'enlever l'émail avant de souder. Lorsque le nombre d'opéra tions de soudure est grand, il résulte des frais et des pertes @de temps considérables de ce fait. Avec les fils recouverts de polymère, cette difficulté est supprimée puisque les polymères fondent facilement pendant la sou dure.
Les recouvrements polymériques sont éga lement plus stables que les fils émaillés sur de longues périodes de temps, assurant ainsi une durée effective plus longue à l'isolement même si les fils ne sont pas exposés à une abrasion ou à d'autres forces physiques des tructrices.
Les propriétés électriques :des recouvre ments polymériques .selon l'invention sont entièrement comparables à des recouvrements d'émail de bonne qualité.
Un autre avantage des conducteurs recou- verts avec ces polymères est que le recouvre ment possède particulièrement une surface lisse et glissante. Dans les cordons où un cer- tain. nombre de conducteurs extrêmement: flexibles sont groupés ensemble en un seul paquet, il est essentiel que les surfaces ad- jacentes @dee conducteurs soient bien lubrifiées étant .donné que le paquet est soumis à un pliage fréquent et sévère.
A moins que les conducteurs ne soient libres de se déplacer l'un par rapport à l'autre, la flexibilité de l'ensemble -est diminuée et l'isolement soumis à une usure excessive. La demanderesse a trouvé que les recouvrements à l'aide des polymères -décrits ci-dessus, particulièrement ceux formés par les ingrédients possédant de longues chaînes aliphatiques -dans leurs molé cules,
possèdent une action lubrifiante supé rieure à toute cire ou autre lubrifiant due l'on pouvait utiliser jusqu'à ce jour. La nécessité d'ajouter un lubrifiant est ainsi évitée lorsque les fils individuels possèdent un recouvrement suffisant de ces polymères et tout danger de voir le lubrifiant disparaître .est évité. Cette action lubrifiante est particulièrement surpre nante en raison de la solidité remarquable que possèdent ces recouvrements polymériques.
Dans .les conducteurs employés à l'exté- rieur, des fils nus ou isolés sont souvent re couverts de substances fibreuses imprégnées avec des .composés saturants et de finition destinés à protéger la substance fibreuse -de la désintégration et pour protéger la couche isolante inférieure. Dans le cas .de fils nus, la. substance fibreuse imprégnée agit comme une substance isolante durable. Dans le cas de.
conducteurs ayant une couche isolante telle que de l'émail ou du caoutchouc en dessous de la substance fibreuse imprégnée, la couche imprégnée agit comme un recouvrement pro tecteur de l'isolement.
Dans ces deux cas, les polymères décrits ci-dessus se comportent comme de très bonnes substances huprégnaltts en raison de leurs propriétés physiques et électriques et leur aptitude < < être appliqués à l'état fondu.
Les polymères peuvent être appliqués au fil en faisant passer le, fil à travers un réser voir métallique contenant le polymère fondu. en entrant par le haut et en sortant par le bas à travers un tube remplaçable ayant un ori fice à travers lequel passe le conducteur. Cet orifice doit être d'un diamètre légèrement plus grand qire@ le. conducteur. Le réservoir est chauffé par un enroulement résistant re couvert de substance isolante entourant com plètement le bloc.
Si le fil est couvert d'une substance fibreuse, il est tiré à travers le ré servoir à une vitesse telle qu'il ne se produise pratiquement pas d'imprégnation. Etant donné que le fil est relativement froid lors qu'il pénètre dans le bain de polymère fondu.
il tend à refroidir la substance fondue et l'empêche de pénétrer complètement dans le recouvrement fibreux. L'orifice sert à enlever l'excès de polymère à la surface du conduc teur et à régulariser l'épaisseur du recouvre ment polymérique. .-près que le fil est sorti de l'orifice, le recouvrement devrait pouvoir se solidifier avant que le fil passe à travers des rouleaux vers une bobine réceptrice.
Le point précis de ramollissement du polymère fait qu'il durcit rapidëment, mais, si on le désire, un refroidissement par l'eau peut être utilisé pour accélérer la solidification.
Des fils nus et des fils isoles avec des substances fibreuses, du caoutchouc, de l'émail ou substance similaire peuvent être recouverts de la même façon.
Si l'on désire plutôt une imprégnation d'une substance fibreuse, qu'un recouvrement de cette substance, on peut placer une cham bre de chauffage ait delà de l'orifice, de telle #,n.rtc que le recouvrement poly mérique pé- nètre le re-eouvremen@ fibreux -complètement pendant le passage dans. la chambre.
Si on le désire, une pression peut être appliquée au bain .die polymère fondu pour faire passer le polymère plus facilement autour du fil.
Dans certains cas, l'emploi d'une petite quantité de solvant non volatil à faible poids moléculaire, qui se solidifie à la température atmosphérique, peut être désirable pour dimi nuer la viscosité du bain. De telles substances sont par exemple le diphényle, qui fond à 71" C, et le bétanaphthol, qui fond à environ 122 C.
A des températures élevées, le di- phényl se comporte comme un ,solvant et sert à, rendre plus fluide le polymère fondu .de façon qu'il puisse recouvrir ou pénétrer plus aisément le recouvrement fibreux du fil. Lorsque le polymère est froid, .le diiphényl se solidifie et forme une mixture solide avec le polymère.
Lorsque la fil est couvert ,d'une substance organique fibreuse et qu'un bain fondu est utilisé pour l'imprégnation décrite ci-:dessus, un polymère .doit être choisi qui ait un point de fusion suffisamment bas pour que le fil puisse être recouvert sans affaiblis - sement par exposition des fibres à une cha leur excessive.. De même, si le fil est isolé avec du caoutchouc ou autre substance iso lante,
on doit prendre soin d'éviter toute <B>dé-</B> térioration de l'isolement par une tempéra ture trop élevée. Lorsque lia fil est recouvert de fibres ,de cellulose telle qu'une tresse de coton, un recouvrement die papier ou de pulpe de papier, la température de recouvrement désirable est comprise entre 100 -et 200 C.
Pour rendre possible l'emploi -de ces tempé- ratures, les polymères auront .de préférence d'es points de fusion en dessous de l70 C. Par point de fusion, on entend la température à laquelle lie polymère est amené à un état nettement liquide. Cependant, les polymères auront de préférence une température de ra mollissement au-dessus d'environ 60 C, -de telle sorte qu'ils ne se ramollissent pas dans les conditions atmosphériques habituelles.
Lorsque le fil est nu ou recouvert d'une substance résistant à la chaleur tel qu'un recouvrement de fibre minérale, la tempéra ture -de recouvrement peut évidemment être plus élevée.
13 la température de recouvrement, les polymères doivent être suffisamment fluides pour que le recouvrement puisse se faire faci lement. De préférence, les polymères seront capables d'être amenés à une viscosité abso lue inférieure à 5000 poises à .l'état fondu.
Un polymère que<B>19,</B> demanderesse, a trouvé comme donnant de bons résultats pour le recouvrement ou l'imprégnation de textiles est le sébate de polyéthylène qui peut être produit par la réaction en proportions molé- culaires pratiquement égales d'acide s.ébaci- que et .dies glycol éthylénique à 200 C dans un courant de gaz inierte. Il se ramollit à environ 72 C et à
l30 C forme un bain visqueux qui peut être facilement appliqué au fil comme .décrit ci-dessus. Un autre polymère très satisfaisant peut être produit dans les conditions décrites ci- dessus par la réaction de glycol éthylénique, avec une quantité de glycol propylénique égale à environ 5 % du -glycol total et une quantité d'acide, sébacique équivalente au glycol total.
Cette substance fond à peu près dans la même gamme de température que le sébaite polyéthylénique. Les résultats simi laires sont obtenus avec d'autres, glycols tels que le glycol diéthylénique qui forme des polymères avec l'acide sébacique ayant des points de fusion en dessous de .celui du .sébate -de polyéthylène.
D'autres exemples d'autres polymères convenant pour la. présente invention sont ceux préparés par les réactions des substances suivantes
EMI0008.0001
Point <SEP> de <SEP> fusion
<tb> du <SEP> polymère
<tb> (approximativement <SEP> )
<tb> Acide <SEP> 10-llydroxy-:
décanoïque <SEP> 76" <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> éthylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> <B>7-90</B> <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> éthylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> succinique <SEP> <B>105"</B> <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> décaméthylénique <SEP> -et <SEP> .acide <SEP> adipique <SEP> 74" <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> décaméthylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> . <SEP> 76" <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> décaméthylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> duodécaméthylèrie-dicarboxy <SEP> liclii::
<SEP> 83" <SEP> C
<tb> Glyeol <SEP> .diéthylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> 39" <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> he@xam.éthylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> succinique <SEP> . <SEP> . <SEP> 57" <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> éthylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> azélaïque <SEP> 45" <SEP> C
<tb> Acide <SEP> 11-amino-undécylique <SEP> . <SEP> <B>17011</B> <SEP> C
<tb> Acide <SEP> 11-méthyl-amino-undécy <SEP> ligue <SEP> . <SEP> 17((" <SEP> C
<tb> Acide <SEP> 6-amino-caproïque <SEP> ?05" <SEP> C
<tb> Hexaméthylène-.diamine <SEP> :
et <SEP> acide <SEP> adipique <SEP> ?50" <SEP> C
<tb> Pipérazine <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> 155" <SEP> C
<tb> Pentaméthylène-diamine <SEP> !et <SEP> acide <SEP> octadécandioique <SEP> 167" <SEP> C
<tb> Ethanol-amine <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> 85" <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> éthylénique, <SEP> glycol <SEP> propylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> (eonte nant <SEP> 0,1 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> % <SEP> de <SEP> glycol <SEP> propylénique <SEP> pour <SEP> le <SEP> glycol <SEP> total) <SEP> 7?" <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> éthylénique, <SEP> glycol <SEP> diéthylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> (conte nant <SEP> 0,1 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> <B>/001</B> <SEP> de <SEP> glycol <SEP> diéthylénique <SEP> pour <SEP> le <SEP> glycol <SEP> total)
<SEP> 7?" <SEP> C
<tb> Décaméthylène-diamine <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> <B>197"</B> <SEP> C
<tb> Propylène-diamine, <SEP> @décaméthylène-@diamine <SEP> et <SEP> acide <SEP> séi>aeiclue <SEP> 144" <SEP> C
<tb> Décaméthylène-diamine, <SEP> glycol <SEP> déca.métliylénique <SEP> et <SEP> acide <SEP> sébacique <SEP> 15?" <SEP> C
<tb> Décaméthylène-d'iamine <SEP> <B>("--</B> <SEP> mol), <SEP> zly <SEP> eol <SEP> éthylénique <SEP> <B><U>(1</U></B>_ <SEP> mol) <SEP> et
<tb> acide <SEP> séba,cique <SEP> (1 <SEP> mol) <SEP> . <SEP> 140" <SEP> C
<tb> Propylène-diamine <SEP> (1/'2 <SEP> mol), <SEP> glycol <SEP> éthylénique <SEP> (<B><U>II</U></B> <SEP> mol). <SEP> ;
u-idtt,
<tb> duodécaméthylèn.e-dicarboxyligue <SEP> (1 <SEP> mol) <SEP> 160" <SEP> C Des exemples d'autres polymères conve nables sont constitués par les formes poly mé- riques ;
d'azélate,de triméthylène, de glutarate de diéthyléne, du sébate-succinate éthylène, de l'hepta-décaméthylène@dicarboxylate de tri- éthylène-éthylène ou les produits résultant de l'auto-estérification de l'acide 11-hydrox@-- stéarique ou acide hydroxy-undéeylique.
En général les copolymères -et -en particu lier les copolymères contenant à la. fois des liaisons esters et amides sont préférables aux simples polymères, étant donné que leurs points de fusion peuvent être. facilement ré glés en faisant varier les proportions d'ingré dients et étant donné que les copolymères, ne possèdent pas la légère tendance:
à diminuer de flexibilité et de résistance après un cer tain nombre d'années qu'ont quelquefois les simples polymères. La. demanderesse a<I>égale-</I> ment trouvé que les copolymères, lorsqu'on les ajoute aux simples polymères, conservent la flexibilité. Les mélanges physiques obte nus en faisant fondre ensemble les polyesters avec des petites proportions de copolymères contenant des liaisons esters et amides con viennent partieulièremeiit à ce point. de vue.
Les polyamides ont en général un point de fusion plus élevé que les polyesters et sont, par suite, quelquefois plus désirables, étant donné qu'ils se solidifient plus rapidement en sortant du bain de reeouvrement. Des copoly- amides et les copolyesters ont en général des points de fusion plus bas que les- produits obtenus par condensation séparée.
Cependant, des eopolymères contenant à la. fois des liai sons esters et amides ont des points de fusion intermédiaires entre ceux du polyamide et du polyester pris séparément.
Pour posséder la propriété d'être étiré à froid qui a. été @déerite ci-dessus et qui est nécessaire pour obtenir la qualité d'auto-dür- cissement des recouvrements polymétriques, les polymères doivent posséder un degré très élevé de polymérisation. Le .degré -de polymé risation est indiqué généralement par la visco sité relative de la substance en solution diluée.
La viscosité relative est le rapport entre la viscosité de .la substance dans un solvant convenable et la viscosité :du solvant<B>lui-</B> même. Cette valeur peut être obtenue de façon commode en comparant la viscosité du chloroforme avec la viscosité d'une solution die 0,4 .g :d4z polymère avec suffisamment de chloroforme pour former 100 cm3 ,de solution.
La propriété d'être travaillé à froid com mence à apparaître :dans les polymères syn thétiques à condensation linéaire lorsque leur viscosité relative, mesurée comme ci-dessus, dépasse environ 1,2.
La région dans laquelle le travail à froid est possible peut également être exprimée en fonction du poids molécu laire moyen du polymère. Le poids molécu laire moyen .est estimé au moyen de mesures de viscosités selon la relation suivante :donnée par Staudinger dans son livre intitulé:
"Die lrochmo:lekularen organischen Verbin.dungen" (Berlin 19â2).
EMI0009.0039
Où n,. = viscosité relative @de la solution,
EMI0009.0043
C <SEP> - <SEP> concentration <SEP> de <SEP> la <SEP> solution <SEP> en <SEP> mo lécules <SEP> du <SEP> groupe <SEP> répété <SEP> -du <SEP> poly mère <SEP> par <SEP> litre <SEP> de <SEP> solution,
<tb> K", <SEP> = <SEP> une <SEP> constants <SEP> caractéristique <SEP> de <SEP> la
<tb> série <SEP> du <SEP> polymère, <SEP> et
<tb> M <SEP> = <SEP> poids <SEP> moléculaire <SEP> moyen <SEP> du <SEP> poly mère.
Le travail à froid commence à être possible û un poids moléculaire d'environ 7000, mais il apparaît @de façon plus nette entre 8000 et 10000.
Evidemment, on peut procéder au recou vrement aux températures ordinaires au moyen d'une solution -de polymères dans un solvant volatil convenable. Cependant, c'est un avantage des polymères décrits ci-dessus de pouvoir être appliqués, à l'état fondu, et en général il n'est pas avantageux d'employer un solvant volatil.
Lest clair que l'invention n'est pas limi tée à l'emploi de polymères individuels -dans les recouvrements de conducteurs. On peut employer -des mélanges mécaniques de divers polymères convenables.
D'autres substances désirables: qui n'ont pas d'effets nuisibles, tels que des remplissages minéraux, colorants, pigments, solvants qui sont solides à la tem pérature ordinaire, résines et -dérivés & cellu lose, peuvent être appliqués aux ,polymères pour modifier leurs propriétés ou diminuer leur prix. Il doit être également compris que ,la substance peut être utilisée comme impré gnant ou recouvrement de substances fibreu ses telles que,dies:
textiles, en imprégnant ou recouvrant .d'abord les fils textiles de poly esters linéaires ou de polyamides ayant le poids moléculaire indiqué et en appliquant ultérieurement ces fils :de manière bien, connue telle que tressage, tissage, etc. sur le conduc- teulr.
La -demanderesse a trouvé que la vitesse de réaction pôur la préparation des polyestems de .condensation linéaire -et des polyamides utilisés suivant l'invention par les méthodes ordinaires est extrêmement lente et que l'em ploi. de réactifs qui ont .été proposés- pour accélérer la réaction a pour résultat la conta mination à un certain :
degré du produit par des substances foncées produites par des ré actions subsidiaires.
La @demanderesse a trouvé que des réac- tions peuvent être réalisées. plus rapidement et que .1':on peut obtenir :
des corps pratique ment non contaminés s2 on -emploie un cata lyseur choisi dans le groupe comprenant des sels de terres alcalines ou,de métaux lourds avec des acides forts, des sels .d'acides forts et :
des esters aliphatiques d'acides forts. Les réactifs doivent être chauffés en présence du catalyseur dans un courant de gaz inerte tel que de l'hydrogène. La concentration, du cata lyseur .est de préférence inférieure à. un dixième de 1 % du poids total du ou des réactifs.
Des sels qui, par exemple, peuvent être utilisés comme catalyseurs sont les halogé nures et les sulfates, phosphates, pyrophos- phates et chloro-acétates de zinc, cadmium. magnésium, aluminium et cuivre, les halo- génures, phosphates et sulfates de calcium, baryum et strontium:
le sulfate acide de so dium, le phosphate monobasique de potas sium, le sulfate diméthylique et le phosphate dipropylique. On doit éviter l'emploi de sels et esters oxydants.
Bien que la. présente invention ait été dé crite en relation avec des exemples de réali sation, il est clair qu'elle n'est en rien limite auxdits exemples et que ceux-ci sont suseep- tibles de nombreuses variantes et modifica- tions sans sortir .du domaine de l'invention.
Electrical conductor. The present invention relates to an insulated electrical conductor.
It has already been proposed for the insulation @de electrical conductors, the use of alcohol condensation products. polyhydric and dicarboxylic acids, but the molecular weight was still less than 3000.
The electrical conductor according to the present invention, isolated by a coating comprising at least one linear condensation polymer, is characterized in that said polymer has a molecular weight of at least 8000 according to the determination by the measurements. screw cosity.
This linearly condensing polymer may result from the condensation of one or more hydroca.rboxylic acids or from the condensation of one or more polyhydric alcohols with one or more diearboxylic acids;
it can be a linear condensation polyamide derived from the reaction of one or more diamines with one or more dicarboxylic acids (including reactive derivatives thereof), or from the self-condensation of one or more amino acids.
Polyesters having either of the following general structural formulas can be used:
EMI0001.0039
where R and Rl are different organic radicals having a chain length such that the sum of the chain lengths of R and R is greater than six atoms (under chain length we mean the number of atoms forming the chain of these radicals considered outside the said formulas),
R2 is a divalent organic radical having a chain length greater than 4 atoms, h and Y are monovalent end groups, and n an integer of average value corresponding to a degree of polymerization large enough to obtain a molecular weight of the order of magnitude mentioned above.
R, R, and R, may be selected from aliphatic, aromatic, a.licyclic, araliphatic or heterocyclic radicals.
The first type of polyester is prepared by the reaction: of a glycol with. a dicarboxylic acid, the reaction being continued until the desired degree of polymerization is obtained.
Polyesters of the second type can be prepared by the reaction of molecules of a hydroxy acid with each other.
The copolyesters, formed by the. reaction of two or more different glycols with a dicarboxylic acid, two or more dicarboxylic acids with a glycol, or two or more different members of the two types of reactants, or by the reaction. of two or more hydroxy acids are also suitable for the present invention. Physical blends of polyesters, which can be formed by melting polyesters together without reaction, can also be employed.
Polyamides have the following two general types of structural formula:
EMI0002.0021
where M is any suitable aliphatic, araliphatic, alicylic or heterocyclic organic radical containing two amino groups, the nitrogen atoms of which serve to connect the radical to adjacent carbon atoms in the polyamide chain.
R, is a divalent organic radical preferably having a single chain length such as. sum of chain lengths of R i. and 14T is greater than 4.
R, is itself a bivalent organic radical preferably having a chain length greater than 4 atoms, Y and Y are suitable monovalent end groups and it is an integer having an average value corresponding to a sufficient degree of polymerization,
large to obtain a material with a molecular weight greater than 8000.
The first type of polyamide can be prepared by reacting any suitable diamine with it, biearboxylic acid, or a reagent derived from a dicarboxylic acid. The second type can be prepared by the auto-reaction of an amino acid.
Copolyamides, formed by the use in each case of more than one member of each type of reagent, are also suitable. Physical mixtures of various polyamides, formed by melting them together without reaction,
can also be used. It is also possible to use polyamide-polyesters formed by reacting a diamine and its glycol with its bicarboxylic acid (for example by reacting a glycol with a salt of a diamine and a bicarboxylic acid).
oti by causing a bvdroxvacid to react with its amino acid or by making; reacting a hydroxy-amine with a bicarboxylic acid. In some cases. it is desirable to employ physical mixtures of the various copolymers or physical mixtures; simple polymers with copolymers.
The properties of these polymers of high molecular weight synthetic linear construction. when prepared as suitably purified reagents, are such as to be ideally suited to the present invention.
They are not strictly amorphous substances, as resins are, nor are they completely crystalline solids, but rather possess properties of both kinds of substances to some degree. The request re:
It is believed that the long chain molecules produced by linear condensation are of such nature that the portions of the adjacent molecules tend to crystallize together at the. solidification, leaving other portions of the same molecules in an amorphous state.
The resulting properties of this unique intermolecular structure are very desirable for the purposes of the present invention. Crystallization gives these substances a distinct melting point, so that their partially amorphous nature gives them a high degree of flexibility.
The polymers mentioned above are meltable without decomposition and can be chosen so as to be sufficiently fluid in =,
their liquid state to allow the impregnation or the covering of fibrous substances in this state without the use of solvent and can be chosen to have a sufficiently low melting point to make possible the impregnation or the covering of substances decomposing with heat. This property of high melt flow is difficult to find: in substances which are otherwise suitable as insulating cover substances for: conductors.
When the average molecular weight of. these polymers is high enough, they have the property of being able to be cold drawn. Thus, fine fibers can be formed with these substances: by subjecting them to tension; the fibers are permanently elongated and it dares to produce a change in the physical properties of the substance.
The fibers usually become more transparent and increase in tensile strength and elasticity. X-ray tests show that the crystals of these substances are oriented in such a way; permanent in the: direction of the axis of the. fiber after such a tensile stress has been applied.
This property is of great value when the polymers are used as a protective or insulating covering for: wire. A somewhat similar crystalline orientation would appear to occur when the protective coating is subjected to abrasion or any other type of stress which would ordinarily tend to destroy the coating. Thus, the already hard and elastic cover has its. hardness and elasticity increased by the very forces which would ordinarily tend to destroy it.
Any friction or protrusion tends to orient the crystals in a direction such that the polymers offer the greatest possible resistance to destruction by prolonged application of force.
Thus the covers according to the present invention are very suitable for the son stretched outside and particularly when the son: are subjected to the action of rubbing 'tree branches. This frictional action tends to orient the crystals of the polymers so as to resist their destruction by this cause. As a result, there is in fact a self-protection effect.
The covers according to the present invention are also suitable for wires used indoors such as for example around telephone tables, and these covers replace the wax commonly used as an impregnating material against humidity and (or) an insulating covering. on textiles or papers used as insulation, on such threads.
The cover materials employed in accordance with the present invention can be applied in the molten state to the conductor in contrast to such substances as cellulose acetate, polystyrene and other high molecular weight substances.
La @ dema.nde- resse thinks this is due to the fact that these last mentioned substances -have a lattice molecular structure that hangs even above, points-of,
softening of these substances whereas the linear condensing polymers used according to the present invention have an essentially linear molecular structure rather than a network form.
The interesting electrical properties of polymers, when used as insulating substances covering a layer of fibrous insulation, are shown in the following tables. The measurements given in these tables were made at various values of the humidity of the ambient air after the insulating substances had reached practically a state of equilibrium with regard to the percentage of humidity.
In other words, the effect of removing the moisture from the covering, which would ordinarily greatly increase the electrical properties of the insulations for high humidity while keeping the fibrous substance in a drier state, are not given. .
The values in the tables therefore represent the summed values of the electrical properties of the fibrous coverings and of the polymeric cover, each in substantial equilibrium, as regards the moisture content, with the moisture content. ambient atmosphere.
In each case we have. used - conductive wires 0.65 inm in diameter covered with the indicated fibrous covering and (the polymer indicated.
EMI0004.0032
<I> Table <SEP> I: </I>
<tb> Conductance <SEP> cil <SEP> micro <SEP> mhos <SEP> to <SEP> the <SEP> earth <SEP> by <SEP> iongixeur <SEP> de <SEP> 30 <SEP> cin <SEP > to <SEP> 38 "<SEP> C <SEP> en
<tb> alternative. <SEP> The <SEP> polymer <SEP> employed <SEP> is <SEP> the <SEP> product <SEP> of <SEP> reaction <SEP> of the <SEP> glycol <SEP> ethylene <SEP> and < SEP> of <SEP> sebacic acid <SEP>.
<tb> <I> Echaratitlora <SEP> IIiiiiiidity <SEP> relative </I>
<tb> <U> 65 </U> <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 85 <SEP> <U> 90 </U>
<tb> Pulp <SEP> (not <SEP> covered) <SEP> 0.50 <SEP> 4.4 <SEP> 30.2 <SEP> 1.05.0
<tb> Pulp <SEP> covered <SEP> with <SEP> polymer <SEP> 0.27 <SEP> 0.5 <SEP> 0.5 <SEP> 0.5
<tb> Double <SEP> cotton <SEP> (not <SEP> covered) <SEP> 0.73 <SEP>?,? <SEP> 15.9 <SEP> 42.5
<tb> Double <SEP> cotton <SEP> (covered <SEP> with <SEP> polymer)
<SEP> 0.53 <SEP> l, 0 <SEP> 1.1 <SEP> 0.9
<tb> <I> Table <SEP> II: </I>
<tb> Insulation resistance <SEP> <SEP> in <SEP> continuous <SEP> current <SEP> in <SEP> megohms <SEP> by <SEP> length <SEP> of <SEP> 3 <SEP> in
<tb> to <SEP> 38 <SEP> C. <SEP> Same <SEP> polymer <SEP> due <SEP> for <SEP> the <SEP> table <SEP> I.
<tb> <I> Sample. <SEP> Relative <SEP> Hia.iiaidity </I>
<tb> <U> 65 <SEP> 75 </U> <SEP> 85 <SEP> 90
<tb> Pulp <SEP> (not <SEP> covered) <SEP> 2.5 <SEP> 0.4 <SEP> 0.04 <SEP> T <SEP> 0.04
<tb> Pulp <SEP> coated <SEP> with <SEP> polymer <SEP> <B> 778.0 </B> <SEP> -186.0 <SEP> 292.l1 <SEP> 186.0
<tb> Double <SEP> cotton <SEP> (not <SEP> covered) <SEP> 6.1. <SEP> 1 ,? <SEP> 0.1 <SEP> 0.06
<tb> Double <SEP> cotton <SEP> (coated <SEP> die <SEP> polymer) <SEP> 390.0 <SEP> 143.0 <SEP> 46.0 <SEP> 11.7
<tb> <I> Table <SEP> 11I:
</I>
<tb> Capacitance <SEP> at <SEP> the <SEP> earth <SEP> in <SEP> alternating current <SEP> <SEP> in <SEP> mieroinierofarads <SEP> by <SEP> length
<tb> from <SEP> 3 <SEP> m <SEP> to <SEP> 38 <SEP> C. <SEP> Same <SEP> polymer <SEP> as <SEP> for <SEP> the <SEP> table < SEP> I.
<tb> <I> Sample <SEP> H2cnzidity <SEP> relative </I>
<tb> 65 <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 85 <SEP> 90
<tb> Pulp <SEP> (not <SEP> coated) <SEP> 560 <SEP> <B> 783 <SEP> 1.1516 <SEP> 2785 </B>
<tb> Pulp <SEP> covered <SEP> with <SEP> polymer <SEP> <B> 308 </B> <SEP> 372 <SEP> 514 <SEP> 552
<tb> Double <SEP> cotton <SEP> (not <SEP> covered) <SEP> 424 <SEP>: 31i7 <SEP> 1298 <SEP> 2197
<tb> Double <SEP> cotton <SEP> (covered <SEP> with <SEP> polymer) <SEP> 397 <SEP> 530 <SEP> 803 <SEP> 906 <I> Table IV:
</I> Alternating breaking voltage at 38 C, relative humidity 90% at 60 periods. Same polymer used as for table I.
EMI0005.0008
<I> Sample <SEP> Voltage </I>
<tb> Pulp <SEP> (not <SEP> coated) <SEP> 500-530
<tb> Pulp <SEP> covered <SEP> with <SEP> polymer <SEP> 1320-2300
<tb> Double <SEP> cotton <SEP> (not <SEP> covered) <SEP> 650-750
<tb> Double <SEP> cotton <SEP> (covered <SEP> with
<tb> polymer) <SEP> 1410--1470 <I> Table V: </I> Insulation resistance at 38 C.
Relative humidity 85%. - The polymer used is the reaction product of
EMI0005.0011
0.9 <SEP> mol <SEP> ethylenic <SEP> glycol,
<tb> 0.1 <SEP> mol <SEP> decamethylene-: diamine <SEP> and
<tb> 1. <SEP> mol <SEP> sebacic acid <SEP>.
<tb> Megohms
<tb> by
<tb> length
<tb> of <SEP> 50 <SEP> cm
<tb> Pulp <SEP> of <SEP> cloth <SEP> (not <SEP> coated) <SEP> 0.67
<tb> Pulp <SEP> of <SEP> cloth <SEP> covered <SEP> with
<tb> polylmer <SEP> - <SEP> 115.0
<tb> Pulp, of <SEP> fiber <SEP> of <SEP> cotton <SEP> no
<tb> covered <SEP> 0.38
<tb> Pulp <SEP> of <SEP> fiber <SEP> -of <SEP> cotton <SEP> covered
<tb> of <SEP> polymer <SEP> 57.0 <I> Table VI: </I> Insulation resistance at 38 C.
Relative humidity 85%. - The polymer used is the reaction product of decamethylenediamine and sebacic acid.
EMI0005.0015
Megohms
<tb> by
<tb> length
<tb> of <SEP> 50 <SEP> cm
<tb> Pulp <SEP>: from <SEP> rag <SEP> (not <SEP>. covered) <SEP> 0.67
<tb> Pulp <SEP>:
d! e <SEP> cloth <SEP> covered <SEP> with
<tb> polymer <SEP> 41.00
<tb> Pulp <SEP> 4th <SEP> fiber <SEP> of <SEP> cotton <SEP> no
<tb> covered <SEP> 0.38
<tb> Pulp <SEP> of <SEP> fiber <SEP> of <SEP> cotton <SEP> covered
<tb> of <SEP> Polymer <SEP> 35.0 The same advantages with regard to physical properties and ease of application are obtained when these polymers re-cover previously insulated conductors with said layers. enamel or rubber or the like.
A very: effective protective covering of the enamel or of the rubber is thus obtained.
Likewise, the properties of these polymers are very suitable for the isolation of bare yarns. The. : advantages of such wires over enamelled or lacquered wires are numerous. It was necessary: to apply the enamel. by means of a volatile solvent, which entailed the drawbacks mentioned above, while the polymers can be applied in the molten state.
The abrasion resistance of the polymeric coating is considerably greater than that of enameled wires due to the properties which have been discussed above.
The enormously greater resistance to abrasion is illustrated by the following tests: 2 wires, 0.643 mm in diameter, one of which was enamelled in the usual way with an enamel of the oil varnish type and the other covered :
hot molten ebaçamid® e-decamethylene polymer of the same thickness were rotated abrasion. The two wires were suspended: on a mandrel: of steel @ ring 5 cm in diameter under a tension of 500; g. The chuck rotated at the speed of one revolution per second.
After id.'es: four minutes, the enamelled wire was pierced to .conductor while examination of the wire covered with said polymer did not show any flattening .du recovery by wear.
In addition, wires of this type do not exhibit one of the greatest defects of damaged enamel wires, the inability to weld through the enamel. It has always been necessary to remove the enamel before soldering. When the number of welding operations is large, considerable expense and loss of time results. With polymer-coated yarns this difficulty is eliminated since polymers easily melt during hardening.
Polymeric coatings are also more stable than enameled wires over long periods of time, ensuring a longer effective life on insulation even if the wires are not exposed to abrasion or other physical forces from the tructors. .
Electrical properties: Polymeric coatings according to the invention are fully comparable to good quality enamel coatings.
Another advantage of conductors coated with these polymers is that the coating has a particularly smooth and slippery surface. In the cords where a certain. Extremely flexible number of conductors are bundled together in a single bundle, it is essential that the adjacent conductor surfaces be well lubricated as the bundle is subjected to frequent and severe bending.
Unless the conductors are free to move relative to each other, the flexibility of the assembly is diminished and the insulation subjected to excessive wear. The Applicant has found that the coatings using the polymers - described above, particularly those formed by the ingredients having long aliphatic chains - in their molecules,
have a lubricating action superior to any wax or other lubricant which could be used up to now. The need to add a lubricant is thus avoided when the individual strands have sufficient coverage of these polymers and any danger of the lubricant disappearing is avoided. This lubricating action is particularly surprising because of the remarkable strength of these polymeric coatings.
In conductors used outdoors, bare or insulated wires are often covered with fibrous substances impregnated with saturating and finishing compounds intended to protect the fibrous substance from disintegration and to protect the lower insulating layer. . In the case of bare sons, the. impregnated fibrous substance acts as a durable insulating substance. In the case of.
Conductors having an insulating layer such as enamel or rubber beneath the impregnated fibrous substance, the impregnated layer acts as a protective covering for the insulation.
In both of these cases, the polymers described above behave as very good wet substances due to their physical and electrical properties and their ability to be melt applied.
The polymers can be applied to the wire by passing the wire through a metallic reservoir containing the molten polymer. entering from the top and exiting from the bottom through a replaceable tube having an orifice through which the conductor passes. This orifice should be of a slightly larger diameter than this. driver. The tank is heated by a resistant coil covered with insulating material completely surrounding the block.
If the yarn is covered with a fibrous substance, it is pulled through the tank at such a speed that virtually no impregnation occurs. Since the wire is relatively cold as it enters the bath of molten polymer.
it tends to cool the molten substance and prevents it from completely penetrating into the fibrous covering. The orifice serves to remove excess polymer from the surface of the conductor and to regulate the thickness of the polymeric coating. - After the wire has exited the hole, the cover should be able to solidify before the wire passes through rollers to a take-up spool.
The precise softening point of the polymer causes it to harden quickly, but, if desired, water cooling can be used to accelerate solidification.
Bare threads and threads insulated with fibrous substances, rubber, enamel or the like can be covered in the same way.
If one wishes rather an impregnation of a fibrous substance, than a covering of this substance, one can place a heating chamber beyond the orifice, of such #, n.rtc that the polymeric coating pe - penetrate the fibrous reopening -completely during the passage through. bedroom.
If desired, pressure can be applied to the molten polymer bath to more easily pass the polymer around the wire.
In some cases, the use of a small amount of a low molecular weight non-volatile solvent, which solidifies at atmospheric temperature, may be desirable to decrease the viscosity of the bath. Such substances are, for example, diphenyl, which melts at 71 "C, and betanaphthol, which melts at about 122 C.
At elevated temperatures, the phenyl behaves as a solvent and serves to make the molten polymer more fluid so that it can more readily coat or penetrate the fibrous covering of the yarn. When the polymer is cold, the diiphenyl solidifies and forms a solid mixture with the polymer.
When the yarn is covered with a fibrous organic substance and a molten bath is used for the impregnation described above, a polymer should be chosen which has a sufficiently low melting point so that the yarn can be used. covered without weakening by exposure of the fibers to excessive heat. Similarly, if the wire is insulated with rubber or other insulating substance,
care must be taken to avoid <B> deterioration of the insulation by excessively high temperature. When the yarn is covered with fibers, cellulose such as cotton braid, paper covering or pulp of paper, the desirable covering temperature is between 100 and 200 C.
To make possible the use of these temperatures, the polymers will preferably have melting points below 170 C. By melting point is meant the temperature at which the polymer is brought to a marked state. liquid. However, the polymers will preferably have a softening temperature above about 60 ° C, so that they will not soften under usual atmospheric conditions.
When the yarn is bare or covered with a heat resistant substance such as a mineral fiber covering, the covering temperature can obviously be higher.
13 the coating temperature, the polymers must be sufficiently fluid so that the coating can be done easily. Preferably, the polymers will be capable of being made to an absolute viscosity of less than 5000 molten poise.
A polymer which Applicant has found to give good results for covering or impregnating textiles is polyethylene sebate which can be produced by the reaction in substantially equal molecular proportions of s.ébacic acid and ethylenic glycol at 200 ° C. in a stream of inert gas. It softens at about 72 C and
130 C forms a viscous bath which can be easily applied to the wire as described above. Another very satisfactory polymer can be produced under the conditions described above by the reaction of ethylenic glycol, with an amount of propylene glycol equal to about 5% of the total glycol and an amount of sebacic acid equivalent to the total glycol.
This substance melts in approximately the same temperature range as polyethylene sebite. Similar results are obtained with other glycols such as diethylene glycol which forms polymers with sebacic acid having melting points below that of polyethylene sebate.
Other examples of other polymers suitable for the. present invention are those prepared by the reactions of the following substances
EMI0008.0001
Melting point <SEP>
<tb> of <SEP> polymer
<tb> (approximately <SEP>)
<tb> Acid <SEP> 10-llydroxy-:
decanoic <SEP> 76 "<SEP> C
<tb> Glycol <SEP> ethylenic <SEP> and <SEP> sebacic acid <SEP> <SEP> <B> 7-90 </B> <SEP> C
<tb> Glycol <SEP> ethylenic <SEP> and <SEP> <SEP> succinic acid <SEP> <B> 105 "</B> <SEP> C
<tb> Decamethylene <SEP> glycol <SEP> -and <SEP>. <SEP> adipic acid <SEP> 74 "<SEP> C
<tb> Decamethylene <SEP> glycol <SEP> and <SEP> sebacic acid <SEP> <SEP>. <SEP> 76 "<SEP> C
<tb> Glycol <SEP> decamethylenic <SEP> and <SEP> acid <SEP> duodecamethylery-dicarboxy <SEP> liclii ::
<SEP> 83 "<SEP> C
<tb> Glyeol <SEP> .diethylenic <SEP> and <SEP> sebacic acid <SEP> <SEP> 39 "<SEP> C
<tb> Glycol <SEP> he@xam.ethylenic <SEP> and <SEP> <SEP> succinic acid <SEP>. <SEP>. <SEP> 57 "<SEP> C
<tb> Glycol <SEP> ethylenic <SEP> and <SEP> azelaic acid <SEP> <SEP> 45 "<SEP> C
<tb> 11-Amino-undecylic acid <SEP> <SEP>. <SEP> <B> 17011 </B> <SEP> C
<tb> Acid <SEP> 11-methyl-amino-undécy <SEP> league <SEP>. <SEP> 17 (("<SEP> C
<tb> <SEP> 6-amino-caproic acid <SEP>? 05 "<SEP> C
<tb> Hexamethylene-.diamine <SEP>:
and <SEP> <SEP> adipic acid <SEP>? 50 "<SEP> C
<tb> Piperazine <SEP> and <SEP> sebacic acid <SEP> <SEP> 155 "<SEP> C
<tb> Pentamethylenediamine <SEP>! and <SEP> octadecandioic acid <SEP> <SEP> 167 "<SEP> C
<tb> Ethanol-amine <SEP> and <SEP> sebacic acid <SEP> <SEP> 85 "<SEP> C
<tb> Ethylenic <SEP> glycol, <SEP> propylenic <SEP> glycol <SEP> and <SEP> sebacic acid <SEP> <SEP> (eont nant <SEP> 0.1 <SEP> to <SEP> 10 < SEP>% <SEP> of <SEP> glycol <SEP> propylene <SEP> for <SEP> the <SEP> glycol <SEP> total) <SEP> 7? "<SEP> C
<tb> Glycol <SEP> ethylenic, <SEP> glycol <SEP> diethylenic <SEP> and <SEP> sebacic acid <SEP> <SEP> (containing <SEP> 0.1 <SEP> to <SEP> 10 < SEP> <B> / 001 </B> <SEP> of <SEP> glycol <SEP> diethylenic <SEP> for <SEP> the <SEP> glycol <SEP> total)
<SEP> 7? "<SEP> C
<tb> Decamethylenediamine <SEP> and <SEP> <SEP> sebacic acid <SEP> <B> 197 "</B> <SEP> C
<tb> Propylenediamine, <SEP> @ decamethylene- @ diamine <SEP> and <SEP> acid <SEP> séi> aeiclue <SEP> 144 "<SEP> C
<tb> Decamethylenediamine, <SEP> glycol <SEP> deca.methylenic <SEP> and <SEP> <SEP> sebacic acid <SEP> 15? "<SEP> C
<tb> Decamethylene-amine <SEP> <B> ("- </B> <SEP> mol), <SEP> zly <SEP> eol <SEP> ethylenic <SEP> <B> <U> ( 1 </U> </B> _ <SEP> mol) <SEP> and
<tb> acid <SEP> seba, cic <SEP> (1 <SEP> mol) <SEP>. <SEP> 140 "<SEP> C
<tb> Propylene diamine <SEP> (1 / '2 <SEP> mol), <SEP> glycol <SEP> ethylenic <SEP> (<B> <U> II </U> </B> <SEP> mol). <SEP>;
u-idtt,
<tb> duodecamethylen.e-dicarboxyligue <SEP> (1 <SEP> mol) <SEP> 160 "<SEP> C Examples of other suitable polymers are the poly meric forms;
azelate, trimethylene, diethylene glutarate, ethylene sebate-succinate, hepta-decamethylene @ tri-ethylene-ethylene dicarboxylate or products resulting from the self-esterification of 11-hydroxy acid @ - stearic or hydroxy-undéeylic acid.
In general the copolymers -and -in particu bind the copolymers containing the. Both ester and amide bonds are preferable to single polymers, since their melting points can be. easily adjusted by varying the proportions of ingredients and since copolymers do not have the slight tendency:
decrease in flexibility and strength after a certain number of years which simple polymers sometimes have. Applicants have also found that copolymers, when added to single polymers, retain flexibility. Physical blends obtained by melting the polyesters together with small proportions of copolymers containing ester and amide linkages are particularly suitable at this point. of view.
Polyamides generally have a higher melting point than polyesters and are, therefore, sometimes more desirable, since they solidify more quickly upon leaving the reopening bath. Copolyamides and copolyesters generally have lower melting points than the products obtained by separate condensation.
However, eopolymers containing. Both ester and amide bonds have melting points intermediate between those of polyamide and polyester taken separately.
To own the property of being cold drawn which has. been mentioned above and which is necessary to achieve the self-hardening quality of polymeric coatings, the polymers must possess a very high degree of polymerization. The degree of polymerization is generally indicated by the relative viscosity of the substance in dilute solution.
Relative viscosity is the ratio of the viscosity of the substance in a suitable solvent to the viscosity of the solvent <B> itself </B>. This value can be conveniently obtained by comparing the viscosity of chloroform with the viscosity of a 0.4 g: d4z polymer solution with enough chloroform to form 100 cm 3 of solution.
The property of being cold worked begins to appear in synthetic polymers with linear condensation when their relative viscosity, measured as above, exceeds about 1.2.
The region in which cold working is possible can also be expressed as a function of the average molecular weight of the polymer. The average molecular weight is estimated by means of viscosity measurements according to the following relation: given by Staudinger in his book entitled:
"Die lrochmo: lekularen organischen Verbin.dungen" (Berlin 19â2).
EMI0009.0039
Where n ,. = relative viscosity @ of the solution,
EMI0009.0043
C <SEP> - <SEP> concentration <SEP> of <SEP> the <SEP> solution <SEP> in <SEP> mo lecules <SEP> of the <SEP> group <SEP> repeated <SEP> -du <SEP> poly mother <SEP> by <SEP> liter <SEP> of <SEP> solution,
<tb> K ", <SEP> = <SEP> a <SEP> constants <SEP> characteristic <SEP> of <SEP> the
<tb> <SEP> series of polymer <SEP>, <SEP> and
<tb> M <SEP> = <SEP> molecular <SEP> weight <SEP> average <SEP> of the <SEP> poly mother.
Cold working begins to be possible at a molecular weight of about 7000, but it appears more distinctly between 8000 and 10000.
Obviously, the recovery can be carried out at ordinary temperatures by means of a solution of polymers in a suitable volatile solvent. However, it is an advantage of the polymers described above that they can be applied, in the molten state, and in general it is not advantageous to employ a volatile solvent.
It is clear that the invention is not limited to the use of individual polymers in conductor covers. Mechanical mixtures of various suitable polymers can be employed.
Other desirable substances: which have no deleterious effects, such as mineral fillers, dyes, pigments, solvents which are solid at room temperature, resins and cellulose derivatives, can be applied to polymers. to modify their properties or decrease their price. It should also be understood that, the substance can be used as an impregnation or covering of fibrous substances such as, dies:
textiles, by first impregnating or covering the textile yarns with linear polyesters or polyamides having the indicated molecular weight and subsequently applying these yarns: in a well-known manner such as braiding, weaving, etc. on the driver.
The Applicant has found that the reaction rate for the preparation of the linear condensing polyestems and polyamides used according to the invention by ordinary methods is extremely slow and that the use. of reagents which have been proposed to accelerate the reaction results in contamination to a certain:
degree of product by dark substances produced by subsidiary reactions.
The @applicant has found that reactions can be made. faster and than .1 ': we can get:
practically uncontaminated bodies if a catalyst selected from the group consisting of alkaline earth or heavy metal salts with strong acids, strong acid salts and:
aliphatic esters of strong acids. The reactants should be heated in the presence of the catalyst in a stream of inert gas such as hydrogen. The concentration of the catalyst catalyst is preferably less than. one tenth of 1% of the total weight of the reagent (s).
Salts which, for example, can be used as catalysts are the halides and the sulphates, phosphates, pyrophosphates and chloroacetates of zinc, cadmium. magnesium, aluminum and copper, halides, phosphates and sulphates of calcium, barium and strontium:
sodium acid sulfate, monobasic potassium phosphate, dimethyl sulfate and dipropyl phosphate. The use of oxidizing salts and esters should be avoided.
Although the. The present invention has been described in relation to exemplary embodiments, it is clear that it is in no way limited to said examples and that the latter are subject to numerous variants and modifications without departing from the field. of the invention.